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夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂 CAM 實驗室 機械工程學系 伍斯特理工學院研究院 100 路 伍斯特 碩士 01609 美國 2004 年 9 月 14 日收稿 2004 年 11 月 9 日修訂 2004 年 11 月 10 日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計中最重要的考慮因素之一 確定位置的解析擬訂已發(fā) 達 然而 如何分析和修改在實際夾具設(shè)計實踐過程中的一個非確定性的定位 計劃尚未深入研究 在本文中 提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾 具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài) 一種限制約束下狀態(tài) 如果它存在 可以識別給定定 位計劃 可以自動識別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案 這有助于改善 逆差定位計劃 并為修訂提供指引 以最終實現(xiàn)確定性的定位 關(guān)鍵詞 夾具設(shè)計 幾何約束 確定性定位 限制約束 過約束 1 介紹 夾具是用于制造工業(yè)進行工件牢固定位的一種機制 在零件加工過程中規(guī) 劃一個關(guān)鍵的第一步 夾具設(shè)計需要 以確保定位精度和三維工件的精度 3 2 1原則 在一般情況下 是最廣泛使用的指導原則發(fā)展的位置計劃 V型塊 和銷孔定位原則也常用 一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求 最基本的要求是 必須提供工 件確定的位置 這種觀點指出 定位計劃生產(chǎn)的確定位置 工件不能移動 而 至少有一個定位不會失去聯(lián)系 這一直是夾具設(shè)計的最根本的準則之一 許多 研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明 工件在任何定位計劃分為以下三個類 別 1 良好的約束 確定性 工件在一個獨特的位置進行配合 工件表面 與 6 個定位器取得聯(lián)系 2 限制約束 不完全約束工件的自由度 3 過約束 工件自由度超過 6 定位的制約 在1985年 淺田 1 提出了滿秩為準則雅可比矩陣的約束方程 基于分析形成 了調(diào)研后 確定定位 周等 2 在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理 論 結(jié)果表明 定位矩陣的定位需要壓力滿秩達到確定的位置 該方法的確定通 過無數(shù)的研究 王等 3 考慮定位工件的接觸的影響 而采用點接觸面積 他們 介紹了接觸矩陣 并指出 兩個接觸的機構(gòu)不應(yīng)該有平等的 但在接觸點曲率 相反 卡爾森 4 認為 可能沒有足夠的應(yīng)用 如一些不是非棱柱的表面或相對 誤差近似的非小線性 他提出一個二階泰勒展開 其中也考慮到定位誤差相互 作用 馬林和費雷拉 5 應(yīng)用周對 3 2 1的位置擬訂 制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃 盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置 在淺田的擬定方案中 他們假設(shè)工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡(luò)無阻力 理想 的位置q 而應(yīng)放置工件表面和分片 可微函數(shù)是 gi 見圖1 表面函數(shù)定義為 gi q 0是確定的 應(yīng)該有一個獨一無二的解決方案為下列 所有定位方程組 gi q 0 i 1 2 n 1 其中n是定位器的位置與 方向 代表了工件的定位和 方向 只有考慮到目標位置q 附近在 處 淺田表明 2 hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣 矩陣式所示 3 確定定位 如果雅可比矩陣滿秩 可滿足要求 2 只有q q 一個解決辦法 3 在1個3 2 1定位計劃中 一個約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如 表1所示 如果定位是小于6 工件是限制約束的 即存在至少有一個工件自由 定位議案不受限制的 如果矩陣滿秩 但定位大于6 定位 工件是過約束 這表 明存在至少一個定位等 而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài) 找出一個模型除 了3 2 1 可以建立基準框架提取等效的定位點 胡等 6 已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方 法 對這個用途 因此 這則能適用于所有的定位方案 圖1 夾具系統(tǒng)模型 表 1 等級 數(shù)量的定位 地位 6 Over constrained 康等 7 遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔 助夾具設(shè)計的核查制度 他們的 CAFDV 系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排 名來確定定位的完整性 它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤 熊等人 8 提 出的等級檢查方法的定位矩陣 WL 見附件 他們還介紹了左 右邊的定位矩陣 廣義逆理論 分析了工件的幾何誤差 結(jié)果表明 定位及發(fā)展方向誤差 X 和位 置誤差 r 的工件定位相關(guān)如下 Under constrained X WL r 4 Well constrained X WTLWL 1WLT r 5 Over constrained X WLT WTLWL 1 r I6 6 WLT WTLWL 1WL 6 是任意一個向量 他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標 評價定位配置 其次是通過約束非 線性規(guī)劃的優(yōu)化 然而 他們的研究分析 不涉及非確定性定位的修訂 目前 還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計系統(tǒng)的研究 2 定位完整性評價 如果不確定性的位置達到夾具系統(tǒng)設(shè)計的要求 設(shè)計師知道約束狀態(tài)是什 么 以如何改善設(shè)計是非常重要的條件 如果夾具系統(tǒng)是過度約束 是理想定 位需要的不必要的信息 而下約束時 所有有關(guān)知識約束工件的議案 可以引 導設(shè)計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效 的總體戰(zhàn)略定位計劃表 征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2 在本文中 定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài) 見附件為獲得的定位矩 陣 確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位 WL 如圖 3 所示 在給定的定位器數(shù)量 n 定位法向量 ai bi ci 和定位的位置 xi yi zi 每一個定位器 i 1 2 n n 6 定位矩陣可以確定如下 7 當?shù)燃?WL 6 n 6 時 是工件良好約束 當?shù)燃?WL 6 n 6 時 是工件過約束 這意味著 n 6 有不必要的定位在定位方案上 工件將不存在限制 n 6 定位器 這種狀態(tài)的數(shù)學表示方法 那就是 n 6 在定位向量矩陣 可表示為 線性組合的其他六行向量 圖 2 幾何約束狀態(tài)描述 圖 3 一個簡化的定位方案 定位方案 提供了確定性的位置 發(fā)達國家的算法使用下列方法確定不必 要的定位 1 找到所有的 n 6 組合定位的 2 為每個組合 從 n 6 定位器確定定位方案 3 重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器 4 如果等級不變 被刪除的 n 6 定位器是負責過約束狀態(tài) 這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案 并要求設(shè)計師來決定哪一套不必要的 定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能 當?shù)燃?WL 6 工件的限制約束 參考文獻 1 Asada H By AB 自動重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運動學分析 IEEE J 機器人 autom1985 RA 1 86 93 2 zhou YC Chandru V Barash MM 加工裝置的自動配置的數(shù)學方法分析和綜合 反 ASME J 英工業(yè) 1989 111 299 306 3 Wang MY Liu T Pelinescu DM 夾具運動學分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型 J 制造 業(yè) 科學與工程 2003 125 316 24 4 Carlson JS 剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析 ASME J 制造業(yè) 2001 年 科學與工程 123 3 462 72 5 Marin R Ferreira P 確定性 3 2 1 定位計劃的運動學分析和綜合加工裝置 ASME J 制造 業(yè) 科學與工程 2001 年 123 708 19 6 Hu W 設(shè)置規(guī)劃和公差分析 博士論文中 伍斯特理工學院 2001 年 7 Kang Y Rong Y Yang J Ma W 計算機輔助夾具設(shè)計驗證 大會 Autom2002 22 350 9 8 Rong KY Huang SH Hou Z 先進的計算機輔助夾具設(shè)計 波士頓 愛思唯爾 2005 年 1 題目 法蘭盤加工工藝及鉆床夾具設(shè)計 二 一九年三月 1 摘 要 機械制造工藝學等課程的設(shè)計內(nèi)容 包含了很多知識的內(nèi)容 進行了生產(chǎn) 實習之后 所進行的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié) 其主要目的是讓學生不所學的 工藝理論和實踐知識在實踐的工藝 夾具設(shè)計中綜合地加以應(yīng)用 進而得以加 深和發(fā)展 提高學生分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力 為以后搞好畢業(yè)設(shè)計和 從事工作奠定了一定基礎(chǔ) 通過本次課程設(shè)計 我們在下述方面可以得刀很多 方面的鍛煉 在設(shè)計的過程中 可以能熟練的運用一些繪制圖紙的軟件的能力 也可以回顧 大學學習的基礎(chǔ)性的東西 把一些學的用到現(xiàn)在的加工工藝上 通過法蘭盤的 夾具設(shè)計工藝 可以進一步提高了我對于繼續(xù)加工生產(chǎn)的了解 結(jié)構(gòu)設(shè)計能力 有所增強 進一步提高我們的計算設(shè)計制圖能力 學到更多現(xiàn)實中的東西 在設(shè)計中 由于理論知識和實踐經(jīng)驗不足 設(shè)計中的不妥之處 敬請老師 批評指正 關(guān)鍵詞 工藝 夾具 機械制造 工藝路線 2 ABCTRACT The design content of the course of mechanical manufacturing technology includes a lot of knowledge After the production practice it is an important practical teaching link Its main purpose is to enable students not to learn the process theory and practical knowledge in the practical process fixture design to be applied comprehensively and then to deepen and develop improve students ability to analyze and solve practical problems in production lay a certain foundation for future graduation design and work Through this course design we can get a lot of training in the following aspects In the process of design we can skillfully use some drawing software ability we can also review the basic things of University study apply some knowledge to the current processing technology through the fixture design process of flange we can further improve my understanding of continuous processing and production enhance the ability of structural design and further improve our design Computing and designing drawing ability learn more real things In the design due to insufficient theoretical knowledge and practical experience inadequacies in the design please teachers criticize and correct Key words process fixture machinery manufacturing process route 3 目 錄 第一章 緒論 1 1 1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 1 1 2 數(shù)控加工工藝的特點 2 第二章 法蘭盤的工藝設(shè)計 4 2 1 零件的作用 4 2 2 零件的工藝分析 4 2 3 確定法蘭盤零件的生產(chǎn)類型 5 2 4 確定零件毛坯的制造形式 6 2 5 擬定法蘭盤零件的機械加工工藝路線 6 2 5 1 定位基準的選擇 6 2 5 2 法蘭盤加工粗基準選擇 7 2 5 3 法蘭盤零件各表面加工順序的確定 8 2 5 4 法蘭盤加工工序的組合 9 2 6 確定加工余量 10 2 7 確定法蘭盤各工序所用機床及工藝裝備 11 第三章 確定法蘭盤的切削用量及工時定額 13 3 1 法蘭盤的切削用量計算 13 3 2 法蘭盤加工工時定額的計算 13 第四章 法蘭盤鉆孔專用夾具設(shè)計 17 4 1 鉆床夾具的設(shè)計特點 17 4 2 法蘭盤鉆床夾具定位誤差分析 18 4 3 確定法蘭盤夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 19 4 4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 20 總結(jié) 22 參考文獻 23 1 第一章 緒論 1 1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 目前的數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢是形成了高速化和精密化的發(fā)展 還有的 一個特點就是現(xiàn)在的數(shù)控加工 技術(shù)上的完成的基本都是一些完整加工 即在 一臺數(shù)控機床上 實現(xiàn)可以完全的完成加工零件的加工工藝內(nèi)容以及全部加工 工序內(nèi)容 現(xiàn)代加工工業(yè)隨著技術(shù)的創(chuàng)新和進步 數(shù)控加工技術(shù)的編程在現(xiàn)階段的發(fā) 展也是有了迅速的提高 目前的數(shù)控加工編程都是采用自動化的編程 借助外 來軟件完成 CAM 的編程 直接導入數(shù)控機床就能完成相應(yīng)的加工路徑 在過去 的 50 年代的時候 MIT 開發(fā)設(shè)計了一種專門用于數(shù)控加工的編寫方式 也就是 數(shù)控加工專用的 用來進行程序編制的程序語言 被稱為 A P T 其全名叫 Automatically Programmed Tool 在這之后 APT 經(jīng)過了不斷的創(chuàng)新和改進發(fā) 展 在后來轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式 形成了諸如 APTII APTIII 立體切削用編程 用 APT 算法的有效改進 在數(shù)控加工上增加多坐標加工曲面編程加工程序 的功能 APTAC Advanced contouring 增加數(shù)控技術(shù)的切削數(shù)據(jù)庫和相應(yīng) 的管理系統(tǒng) 和 APT SS Sculptured Surface 增加數(shù)控雕塑以及數(shù)控曲面加 工編程程序的功能 實現(xiàn)了先進版的編程數(shù)控加工 數(shù)控加工中能夠采用 APT 語言來進行編制數(shù)控加工的程序是具有程序相對 應(yīng)的簡練化的 實現(xiàn)了能夠依靠走刀控制 靈活加工等優(yōu)點 這樣的發(fā)展使得 數(shù)控加工編程 從面向機床加工指令的成都轉(zhuǎn)變成了更高一節(jié)的變化 從匯編 語言上升到數(shù)控加工的面向幾何元素加工 但是這樣的發(fā)展中 APT 在使用各種 仍有許多存在的不便之處和不好之處 比如可以采用語言定義 實現(xiàn)幾何形狀 的加工 但是在很大的成都上還是難以描述復(fù)雜形狀的幾何形狀數(shù)控加工 以 至于缺乏有些加工的幾何形狀直觀性問題 缺少對復(fù)雜零件的形狀 加工刀具 的使用上以及運動軌跡 數(shù)控加工的直觀圖形上顯示以及刀具運動的軌跡的驗 證手段還不夠完善 在這樣的機械生產(chǎn)中 還是難以和繪制數(shù)據(jù) CAD 數(shù)據(jù)庫和 機床加工編程的 CAPP 系統(tǒng)形成有相對性的有效連接 不容易達到想要的高度 實現(xiàn)加工的自動化 數(shù)控加工的集成化 再后來的發(fā)展中 針對 APT 語言在使 用中的缺點 在過去的 1978 年末 法國一家有名的公司 就是 達索飛機公司 滿滿的開始開發(fā)集成于三維空間設(shè)計 加工路徑分析 實現(xiàn) NC 加工的先進一體 2 化數(shù)控加工的系 1 統(tǒng) 被稱為 CATIA 經(jīng)過這樣的發(fā)展以后 后來很快就要有了更多的發(fā)展 和進步 于是便出現(xiàn)了 EUCLID 和 UGII 以及 INTERGRAPH 還有 Master C A M 軟件化發(fā)展 Pro Engineering 及 NPU GNCP 等數(shù)控加工系統(tǒng)軟件 這些系統(tǒng)在 數(shù)控加工中都有效 可以解決了零件加工的幾何造型 零件的幾何形狀的直觀 的顯示 可以形成交互零件的設(shè)計 以及零件的修改和數(shù)控加工刀具刀路軌跡 的生成 實現(xiàn)了走刀過程的形象的仿真顯示 結(jié)果得到驗證等問題的解決 這 一的發(fā)展推動了 CAD 制圖和 CAM 數(shù)控編程一起向一體化方向迅速的發(fā)展 知道 后來 到了 80 年代的時候 慢慢的在 CAD CAM 技術(shù)的發(fā)展上向一體化概念想成 的的基礎(chǔ)上 開始逐步形成了數(shù)控加工的計算機設(shè)計集成制造加工系統(tǒng) 也就 是 CIMS 還有就是并行工程 CE 概念的形成 目前為止 為了適應(yīng)數(shù)控 加工 CIMS 及數(shù)控加 CE 發(fā)展的需要 使得現(xiàn)有的數(shù)控加工編程 加工的使用系 統(tǒng)正向集成化發(fā)展 達到了自動化設(shè)計的已不復(fù) 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展使得信息共享 可以相互學習 在智能化上將會更快的發(fā)展 使得數(shù)控加工的方向發(fā)展更加的 明確 1 2 數(shù)控加工工藝的特點 在數(shù)控加工發(fā)展至今的情況下總結(jié)的加工工藝具有以下加工特點 1 使用數(shù)控機床加工零件的精度較高 數(shù)控加工一般只需要進行一次加 工就可以達到零件的加工要求 實現(xiàn)零件的加工部位的精度要求 在數(shù)控加工 上很大程度上可以不需分粗加工和精加工兩次進行加工 2 現(xiàn)有的大部分加工 基本都是在依靠數(shù)控機床上 實現(xiàn)裝夾上完成法 蘭盤工件的一次性裝夾后 就可以完成法蘭盤零件的多個加工面或者法蘭盤加 工部位的全部加工 在比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和難度零件特殊的零件上 有時一裝夾 就可以全部的完成整個額工件的全部需要加工的內(nèi)容 3 現(xiàn)在的數(shù)控銑床以及數(shù)控加工設(shè)備 在設(shè)計的時候刀具庫的設(shè)計或刀 架的設(shè)計上都是同時裝有幾把刀具 甚至有很多更多的刀具來實現(xiàn)備用刀具 所以在數(shù)控價格機床上完成加工工件時 相應(yīng)的加工需要刀具的完整配置 刀 具的安裝和刀具的使用 可以實現(xiàn)不需要數(shù)控機床中斷加工的過程 這樣可以 更加精準的使加工過程實現(xiàn)連續(xù)加工而保證加工精度等級要求 4 更加先進的設(shè)計中 可以根據(jù)數(shù)控機床加工零件時 工件裝夾的特點和 加工需要刀具相應(yīng)的配置 實現(xiàn)刀具的使用特點完全的可以區(qū)別于現(xiàn)有的普通 2 機床 加工法蘭盤零件時的一般加工情情況 使得數(shù)控加工可以完成工件的各 部位加工面的加工 以及數(shù)控加工面的順序要求 這些加工的內(nèi)容 都可能與 一般的普通加工 機床上不同的零件的加工的順序會有很大不一樣 形成不同 的區(qū)別 此外還可以分析的是 根據(jù)數(shù)控機床加工時候的高速 加工的高效程度 加工后的零件的高精度 實現(xiàn)現(xiàn)有的高自動化水平等加工特點 體現(xiàn)了數(shù)控加 工的有點 法蘭盤的加工中特別之處 還具有以下數(shù)控的一些加工的不同的工 藝特點 1 法蘭盤數(shù)控加工的切削量用 在一定的成都上比普通機床切削用量會更 大 2 實現(xiàn)了加工中的工序相對與不同工序比較集中的特點 3 數(shù)控機床的加工可以較多地使用自動化的自動換刀方式 4 在數(shù)控加工中 首件加工零件需試切削來體現(xiàn)加工參數(shù)的正確性 5 數(shù)控加工的工藝內(nèi)容在加工中體現(xiàn)的更具體 更詳細 加工的工藝零件 要求更嚴密 加工的內(nèi)容更精確 3 第二章 法蘭盤的工藝設(shè)計 2 1 零件的作用 本次設(shè)計的機械制造工藝零件是法蘭盤 法蘭盤零件的作用就是起到定位 夾緊的作用 在機械行業(yè)里法蘭零件的種類很多 其使用的用途也很廣 在減 速器和變速器中法蘭的一端可以起到的作用是支撐的用的 是阻止外面的灰塵 雜質(zhì)等進入箱體內(nèi)造成使用上的影響 同時一般的法蘭也可用于固定軸承使用 很好的起到軸向定位的作用 本次設(shè)計的法蘭 是一個比較特殊的法蘭盤 其 內(nèi)部有 90 0 054 的中心孔 這個孔的公差是比較緊的 在使用和加工中可以 起到一定的定位軸的作用 外圓各個臺階都不一樣 這樣的法蘭盤的作用顯得 更加的明顯 可以起到多臺階的定位作用 雖然結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜 但是在加工 中需要保證內(nèi)孔的精度等級還是挺難的 2 2 零件的工藝分析 通過對零件圖的分析 由零件圖的結(jié)構(gòu)可以看出 該法蘭盤的整體結(jié)構(gòu)不 是很復(fù)雜 公差要求不多 加工表面大部分可以車削完成 表面的加工精度要 求也不是太大 但主要注意是臺階面上的孔的加工和孔位置關(guān)系的公差要求 還有斜孔的鉆銷 這些在加工上是比較難得地方 通過零件的結(jié)構(gòu)形式可以量該法蘭盤面分為四個主要的加工部分 詳細內(nèi) 容查看圖紙相應(yīng)尺寸要求 1 以法蘭盤內(nèi)孔為中心 這一組加工面庫把零件分為左端車削面和右端 車削面 右端的加工面主要包括臺階的加工 以及端面的車銷加工 右端端面 圖 2 1 法蘭盤零件圖 4 147 臺階 207 臺階 248 臺階以及相關(guān)的倒角倒圓部分 2 以內(nèi)孔圓為中心 左端的一組加工面 這組車削加工面 包括 左端面的車削加工 320 外圓的車削 101 內(nèi) 臺階的車削 209 及其倒角 3 以 287 0 05 為加工的定位的 3 個 20 公差孔的加工 這組孔的 加工難度較高 形位公差及定位基準難度大 容易使得鉆銷位置達不到精度要 求 4 左端面上 12 孔的加工 這組孔的加工包括 3 12 直孔的加工 這組孔的加工難度不是太大 也 中心打孔和 12 公差孔作為加工基準 直接鉆銷就能完成價格 比較難加工 的是斜孔 3 12 的加工 在裝夾上要求比較高 不容易保證加工精度的要求 5 外圓 190 臺階上的 3 17 5 的鉆銷加工 在保證前面工序加工沒 有問題的情況下 這組孔的加工對于鉗工鉆孔來說難度不是太大 以上法蘭盤各表面的加工以及主要加工的技術(shù)要求如下 1 90 0 054 內(nèi)孔 其表面粗糙度為圖紙喲求的是 Ra 3 2 左端面 圖紙技術(shù)要求標注表面粗糙度為 Ra 3 2 2 公差孔 3 20mm 的 Ra 6 3 要求均布加工 倒角為 1 45 3 12 表面粗糙度為 Ra 25 鍛件在鍛造后 需要進行人工時效處理 調(diào)質(zhì) HRC30 45 其坯重為 2 5kg 通過以上對法蘭盤的加工分析可知 五組加工表面 在加工的時候可以選 擇其中一組 這組表面可以作為粗基準進行法蘭盤的加工 然后再以法蘭盤的 加工過的表面 作為精基準再加工法蘭盤其他各組表面 2 3 確定法蘭盤零件的生產(chǎn)類型 法蘭盤零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 N Q n 1 a 1 b 件 年 其中 法蘭盤產(chǎn)品年產(chǎn)量 Q 為臺 年 每臺法蘭盤產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為 n 件 臺 法蘭盤零件備品率為 a 法蘭盤零件廢品率為 b 從加工公寓的初始 資料和設(shè)計的夾具計算結(jié)果可知 該法蘭盤零件為大批生產(chǎn) 生產(chǎn)綱領(lǐng) 50000 件 年 法蘭盤備品率為 2 5 法蘭盤廢品率為 0 4 因 此法蘭盤年產(chǎn)量 5 Q 法蘭盤生產(chǎn)綱領(lǐng) 法蘭盤每臺件數(shù) 1 法蘭盤備品率 1 法蘭盤廢 品率 Q 50000 x1x 1 0 025 x 1 0 004 Q 51460 日產(chǎn)量 Q 260 200 件 日產(chǎn)量 一天 2 班 日產(chǎn)量 Days 100 件 天 查閱相關(guān)的生產(chǎn)工藝手冊 法蘭盤輕型 100kg 以內(nèi)的零件 零件的生產(chǎn) 特性 中批 500 5000 大批 5000 50000 在設(shè)計的時候需要考慮到保證法蘭盤產(chǎn)品的加工能夠按時定量的完成 法 蘭盤生產(chǎn)該零件的的每一道工序的單件生產(chǎn)的法蘭盤核算時間必須小于法蘭盤 制造生產(chǎn)的節(jié)拍 若法蘭盤加工大于生產(chǎn)節(jié)拍 就會造成完不成年產(chǎn)量 2 4 確定零件毛坯的制造形式 零件為 45 鍛鐵 當法蘭盤在工作時 法蘭盤要經(jīng)常實現(xiàn)正反轉(zhuǎn) 法蘭盤與 其他零件的接觸表面之間經(jīng)常受摩擦作用 所以法蘭盤零件在裝配中的工作過 程中 所能受到交變載荷以及受到的沖擊載荷力的作用 所有對法蘭盤的要求 有較高的材質(zhì)強度要求 因此本次設(shè)計的法蘭盤零件應(yīng)該選擇鍛件作為零件毛 坯 由于法蘭盤零件的輪廓尺寸加工的不大 但是法蘭盤的生產(chǎn)已經(jīng)達到大批 生產(chǎn)水平 可以采用鍛造批量成型 這樣就可以很有效的提高了法蘭盤加工對 于時間刪改的生產(chǎn)率 其法蘭盤的主要技術(shù)要求需要達到以下幾點 1 法蘭盤鍛件必須進行水韌處理 2 法蘭盤鍛件未注圖紙要求圓角 R3 未標注的倒角 C3 3 法蘭盤鍛件在鍛造過程中圖紙技術(shù)要求不許有表面裂紋 內(nèi)部氣孔 材質(zhì)疏松等鍛造缺陷 4 法蘭盤零件的加工表面加工精度 滿足零件圖紙技術(shù)的尺寸要求 注 重法蘭盤零件圖紙的公差 以及相對應(yīng)的圖示技術(shù)要求位置度的標注情況 加 工滿足圖紙設(shè)計的檢驗技術(shù)要求 2 5 擬定法蘭盤零件的機械加工工藝路線 2 5 1 定位基準的選擇 法蘭盤再加加工的時侯定位基準的選擇 法蘭盤零件的機械加工路線的設(shè) 6 計的夾具設(shè)計的一個比較重要設(shè)計標準 需要確定法蘭盤加工方案中 首先要 做的一個考量性的技術(shù)要求 主要包括法蘭盤加工基面的選擇是否正確 是否 合理 加工路線的選擇將直接影響法蘭盤工件的加工技工質(zhì)量和加工生產(chǎn)率是 否達到要求 在法蘭盤的加工中選擇加工定位基準的時候 我們需要提前同時 考慮一下三個問題 1 以法蘭盤加工的哪一個基面也就是表面來作為法蘭盤加工時的精基面 也就是統(tǒng)一基準面的選擇 這樣才能保證法蘭盤加工時精度保證 使法蘭盤的 整個機械加工工藝 加工過程順利成功地進行 2 為加工法蘭盤上述精基面以及相應(yīng)的統(tǒng)一基準面 應(yīng)該考慮法蘭 盤的加工采用哪一個基準表面來作為加工的精基面 3 是否法蘭盤有個別的工序為了實現(xiàn)特殊的加工要求而設(shè)置 這樣的加 工就需要采用法蘭盤統(tǒng)一的基準意外 還需要以外的精基面作為輔助加工基準 另外在法蘭盤的加工時候 我們還應(yīng)從法蘭盤粗精基準 選擇的基本準則 或原則為考慮的出發(fā)點 a 法蘭盤 基準重合 的加工基準面原則 應(yīng)盡量選擇法蘭盤被加工 的表面 來作為設(shè)計加工基準為精基準面或是精基準 b 法蘭盤 基準統(tǒng)一 加工基準原則 可以選擇多個表面 來作為加 工基準 在剩下的所有機構(gòu)中都能使用改基準作為表面來作為整個零件的加工 基準 c 法蘭盤 互為基準 加工基準原則 當法蘭盤兩個表面圖紙要求相 互位置精度 自身尺寸要求 自身的形狀精度 這些都相對要求很高的時候 就實現(xiàn)以上的可互為基準原則 實現(xiàn)零件的多個基準反復(fù)進行每個工序的加工 d 法蘭盤加工的 自為基準 加工面原則 在法蘭盤的光整加工面或 某些法蘭盤精加工的工序中 要求使用余量小且表面精度要求均勻的加工面 在設(shè)計加工工藝的時候應(yīng)盡量選擇 加工表面自身的精度要求作為自身的加工 基準 2 5 2 法蘭盤加工粗基準選擇 a 如果加工必須保證法蘭盤工件某一個或多個重要表面的加工余量能 7 否均勻 應(yīng)選擇這個加工的表面來作為法蘭盤加工的粗基準 b 應(yīng)選擇法蘭盤加工余量最小的加工表面來作為法蘭盤粗基準 c 應(yīng)盡量選擇法蘭盤與法蘭盤加工表面 法蘭盤圖紙位置精度要求對 于零件的加工來說是很高的 而沒有要求加工 非加工面也可以適當?shù)淖鳛榉?蘭盤粗基準來實現(xiàn)定位 d 選作法蘭盤粗基準的表面的時候 應(yīng)盡可能選擇法蘭盤的平整光潔 的面 而且面的選擇不能有飛邊 法蘭盤澆冒口及法蘭盤其他缺陷 以保證法 蘭盤定位準確選擇的可靠性 e 法蘭盤在加工的時候粗基準的選擇一般只使用一次作為粗基準 一 次后不再重復(fù)該粗基準來繼續(xù)使用加工 法蘭盤加工的精基面的選擇 根據(jù)法蘭盤精基面的選擇加工原則 選 擇法蘭盤精基面時候 首先應(yīng)考慮法蘭盤基準能否重合問題 即在加工基準可 能的情況下選擇 應(yīng)盡量選擇法蘭盤螺紋孔和法蘭盤端面作為法蘭盤精基準 但是法蘭盤沒有螺紋孔 只能選擇外圓面或者孔面來作為精基準面 根據(jù)該法 蘭盤工件的加工特點和法蘭盤加工要求 圖紙尺寸要求 對其進行分析 選擇 內(nèi)孔和端面作為法蘭盤精基面 因為內(nèi)孔是帶公差的高精度面 可以作為精基 準來進行加工 這樣才能實現(xiàn)法蘭盤外臺階同軸度要求以及相對應(yīng)的位置的加 工要求 對于 3 20 在加工的時候有相互的位置公差要求 在加工工藝設(shè)計的 時候加工三個孔時應(yīng)以內(nèi)孔和右端面為法蘭盤精基準 其余每個孔應(yīng)以內(nèi)孔面 和已加工出的孔作為法蘭盤精基準 實現(xiàn)法蘭盤周向定位原則 法蘭盤粗基面的選擇 為了法蘭盤加工出上述符合要求的精基面 很 顯然 應(yīng)以外圓和一個端面作為法蘭盤粗基面 車削加工內(nèi)孔 完成內(nèi)孔的加 工才能用內(nèi)孔來作為精基準繼續(xù)加工其它加工面 法蘭盤零件各加工的表面和 加工方法以及加工工藝方案的設(shè)計選擇 首先要保證法蘭盤加工表面 加工精 度以及相應(yīng)的表面粗糙度加工的要求 另外還需考慮法蘭盤生產(chǎn)率和法蘭盤經(jīng) 濟方面的加工要求 在選擇時 應(yīng)根據(jù)法蘭盤各種加工方法的加工的特點及法 蘭盤經(jīng)濟加工精度和法蘭盤表面粗糙度 結(jié)合法蘭盤零件的特點和法蘭盤技術(shù) 圖紙設(shè)計要求 慎重考慮加工基準面的決定 法蘭盤各表面的加工工藝設(shè)計的內(nèi)容 以及加工方法選擇如下一個設(shè) 計的加工工藝 8 外圓面 320 粗車 精車 各外圓臺階表面 粗車 精車 左右端面的加工 粗車 精車 內(nèi)孔面的加工 粗車 精車 3 12 直孔 3 12 斜孔 3 17 5 孔的加工 鉆孔 鉸孔等 即可完成加工 2 5 3 法蘭盤零件各表面加工順序的確定 1 法蘭盤半精加工階段 法蘭盤精車后為主要法蘭盤精基準 法蘭盤精 車 法蘭盤外圓 法蘭盤端面 對于法蘭盤精度要求很高 法蘭盤表面粗糙度 參數(shù)值要求很小 及 以上 的零件 還需要專門考慮法蘭盤精度和減小6IT0 2Ram 法蘭盤表面粗糙度為主 一般不用糾正法蘭盤形狀精度和法蘭盤位置精度 a 法蘭盤機械加工順序的設(shè)計安排 根據(jù)法蘭盤機械加工順序安排時需 要考慮和應(yīng)遵循加工的原則 考慮到法蘭盤工件的具體加工的工藝特點 先安 排車削加工外圓 車削法蘭盤的端面 實現(xiàn)法蘭盤內(nèi)孔面的加工 須以法蘭盤 的精加工內(nèi)孔作為主要加工的精基準 精車內(nèi)孔必須要達到圖紙的設(shè)計要求 否則會對后續(xù)的工序造成一定的誤差 精車法蘭盤外圓 法蘭盤端面 然后加 工出法蘭盤一個孔 最后加工出其它的多個孔 b 法蘭要盤熱處理 熱處理工序的安排 由于法蘭盤選擇使用毛坯為鍛件 法蘭盤調(diào)質(zhì)處理 以獲得法蘭盤均勻而且本身細致的回火索氏體 這樣可以提 高法蘭盤零件的綜合力學和加工性能 c 法蘭盤加工的輔助工序安排 檢驗法蘭盤加工的工序 在法蘭盤熱處理 工序后 安排法蘭盤中間檢驗半成品的的工序 最后安排法蘭盤終結(jié)檢驗成品 的工序 在法蘭盤終檢前應(yīng)安排鉗工清洗去毛刺等工序 最后將法蘭盤成品零 件油封 再入庫 2 5 4 法蘭盤加工工序的組合 在確定法蘭盤加工順序后 根據(jù)法蘭盤工件的生產(chǎn)規(guī)模 以及法蘭盤工件 的結(jié)構(gòu)特點法蘭盤技術(shù)圖紙條件 為了盡可能地減少法蘭盤工件的加工安裝次 數(shù) 在法蘭盤一次安裝中 可以選擇加工多個加工的表面 以便于保證法蘭盤 高的表面和圖紙要求的技術(shù)相互位置精度要求 考慮法蘭盤使用通用機床 同 9 時配以加工的專用夾具等 并采用法蘭盤工序集中加工的原則來實現(xiàn)完成法蘭 盤的組合工序 法蘭盤工序集中和法蘭盤分散各有加工的特點 應(yīng)根據(jù)法蘭盤零件的生產(chǎn) 綱領(lǐng) 法蘭盤圖紙技術(shù)要求 法蘭盤現(xiàn)場的生產(chǎn)條件和法蘭盤產(chǎn)品的發(fā)展情況 這些綜合來考慮加工要求 一般加工的情況下 法蘭盤單件小批生產(chǎn) 適于采 用法蘭盤工序集中的加工原則 而法蘭盤大批量生產(chǎn)則可以選擇集中 也可以 加工工序的分散 由于法蘭盤采用數(shù)控機床 或是加工中心等加工 屬于柔性 制造加工的系統(tǒng) 今后發(fā)展趨向 可以采用法蘭盤工序集中且相對的柔性較高 加工的原則來組織法蘭盤生產(chǎn) 法蘭盤零件由于是大批生產(chǎn)零件 又考慮到法 蘭盤零件設(shè)計以及加工的結(jié)構(gòu)特點 可以選用加工的通用機床 同時配以相關(guān) 工序的夾具 這樣得到法蘭盤零件的工藝路線如下 10 料 鍛造 20 車 三爪卡盤裝夾毛坯左端面 車右端面 帶光即可 30 粗車 三爪卡盤裝夾毛坯左端面 粗車法蘭盤外圓至 320 2mm 車 至深度 151mm 保留法蘭盤半精車余量 0 2mm 粗車法蘭盤臺階內(nèi)圓 248 至 248 2mm 保留法蘭盤臺階內(nèi)孔 半精車余量 0 2mm 粗車 R21 至尺寸 R20 5mm 粗車 190 至 190 2mm 保留半精車余量 0 2mm 保證深度尺 寸要求 粗車倒角 175mm 及 R14 40 半精 車 半精車外圓至圖紙尺寸要求 320mm 深度尺寸 150mm 半精車臺階 248 至圖紙尺寸要求 深度尺寸保證 9mm 半精車 R21 至圖紙尺寸要求 半精車 190 至圖紙尺寸要求 保證圖紙深度尺寸 67mm 半精車 175mm 及 R14 至圖紙尺寸要求 保證深度尺寸 7mm 和 14mm 要求 銳邊倒鈍 去除毛刺 50 粗車 更換裝夾 粗車端面左端面至尺寸 150 2mm 粗車 209 至圖紙尺寸要求 車內(nèi)孔 101 至圖紙尺寸要求 粗車法蘭盤內(nèi)孔 90 0 054 至尺寸 89 8mm 保留法蘭盤 0 2mm 半精車余量 60 半精 車 半精車端面至圖紙尺寸要求 150mm 保證表面精度 6 3 半精車內(nèi)孔 90 0 054 至尺寸 89 9mm 保留 0 1mm 精車余 量 70 精車 精車 90 0 054 至尺寸要求 保證表面精度要求 3 2 10 80 鉆 擴 鉸 鉆孔 3 20 至尺寸 3 19 5mm 保留擴孔 0 5mm 余量 擴孔 3 20 只尺寸 3 19 9mm 保留 0 1mm 鉸孔余量 鉸孔 3 20EQS 至圖紙尺寸要求 保證公差要求 表面精度 6 3 保證位置公差要求 287 0 05mm 90 鉆鉸 孔 鉆孔 3 12 至尺寸 3 11 9mm 保留 0 1mm 鉸孔余量 鉸孔 3 12 至圖紙尺寸要求 100 鉆鉸 孔 鉆孔斜孔 3 12 至尺寸 3 11 9mm 保留 0 1mm 鉸孔余量 鉸孔斜孔 3 12 至圖紙尺寸要求 110 鉆 鉆孔 3 17 5 至尺寸要求 120 鉗 鉗工去毛刺 清洗 130 終 檢驗 入庫 以上法蘭盤工藝過程的設(shè)計 可以參看機械加工工藝過程卡的設(shè)計和工序 卡片的設(shè)計內(nèi)容 2 6 確定加工余量 合理選擇法蘭盤加工余量 對法蘭盤零件的加工質(zhì)量和法蘭盤整個工藝過 程 法蘭盤經(jīng)濟性都有很大影響 法蘭盤加工的余量過大 則浪費法蘭盤材料 及工時 增加法蘭盤加工的機床和法蘭盤加工的刀具的消耗 法蘭盤余量過小 則不能去掉法蘭盤加工前存在的法蘭盤誤差和法蘭盤缺陷層 影響法蘭盤加工 質(zhì)量 造成法蘭盤廢品量增大 所以合理確定法蘭盤加工余量 是一項法蘭盤 加工的中的很重要的工作 確定法蘭盤工序加工余量 可以選擇的方法有以下 幾種 1 分析了解法蘭盤計算法 2 查表確定法蘭盤修正法 3 經(jīng)驗確定法蘭盤估算法 法蘭盤所能達到的工序尺寸及法蘭盤公差 確定與法蘭盤工序余量的大小 法蘭盤工序尺寸的標注設(shè)計方法 法蘭盤加工的基準選擇 法蘭盤的這些的選 擇在中間工序安排上有著密切相關(guān) 是一項法蘭盤加工中的繁瑣而且復(fù)雜的工 作 但就其法蘭盤性質(zhì)和法蘭盤特點而言 法蘭盤的加工工藝內(nèi)容 11 a 在法蘭盤工藝基準設(shè)計和加工不變的情況下 法蘭盤某表面本身各次加 工法蘭盤工序尺寸的計算 對于法蘭盤這類簡單的工序尺寸 當決定了法蘭盤 各工序間余量和法蘭盤工序所能達到的法蘭盤加工精度后 就可計算法蘭盤各 工序的尺寸和法蘭盤公差 計算法蘭盤加工順序是從法蘭盤最后一道工序開紿 由后向法蘭盤加工工序前推 b 法蘭盤基準不重合時法蘭盤工序尺寸的計算 在法蘭盤零件的加工過程 中 為了法蘭盤加工和法蘭盤檢驗方便 法蘭盤加工可靠 由于法蘭盤零件表 面的多次加工等原因 往往不能直接采用法蘭盤設(shè) 機械加工余量對法蘭盤工藝過程有一定的影響 法蘭盤余量不夠 法蘭盤 不能保證零件的加工工藝質(zhì)量 法蘭盤余量過大 增加法蘭盤機械加工勞動量 而且增加了法蘭盤材料 刀具能源的消耗 從而增加了成本 所以必須合理安 排加工余量 2 7 確定法蘭盤各工序所用機床及工藝裝備 法蘭盤零件的加工精度和法蘭盤生產(chǎn)率 在很大程度上是由法蘭盤加工的 機床所可以決定的 在法蘭盤設(shè)計工藝規(guī)程上 主要是選擇法蘭盤的加工機床 的種類和加工的機床型號 選擇法蘭盤加工時參考有關(guān)設(shè)計加工的手冊 法蘭 盤產(chǎn)品樣本分析 選擇法蘭盤工藝裝備即選擇法蘭盤加工的夾具 法蘭盤加工 的刀具 加工后的量具等 在選擇時應(yīng)考慮法蘭盤產(chǎn)品的相應(yīng)的生產(chǎn)綱領(lǐng) 法 蘭盤生產(chǎn)類型及法 蘭盤生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu) 的設(shè)計 法蘭盤產(chǎn) 品的通用化程度 及法蘭盤產(chǎn)品的壽 命及周期 現(xiàn)由法 蘭盤加工的設(shè)備 法蘭盤工藝規(guī)程的 特點等分析相關(guān)的 情況 由于法蘭盤工件生產(chǎn)規(guī)模為大批生產(chǎn) 根據(jù)法蘭盤工件的結(jié)構(gòu)特點和法蘭 盤技術(shù)要求 選用法蘭盤加工的通用機床 12 1 粗車法蘭盤各檔外圓 法蘭盤端面 法蘭盤鏜內(nèi)孔及法蘭盤技術(shù)要求 倒角 選用 CA6140 普通車床 法蘭盤車削夾具 三爪卡盤裝夾即可 2 精車法蘭盤 臺階及右端面 選用車銷機床 CA6140 普通車床 需要 使用設(shè)計的專用夾具鉆銷加工 3 精車左端面臺階孔以及公差內(nèi)孔 選用車次奧 CA6140 普通車床 設(shè) 計的專業(yè)夾具 加工車削的法蘭盤專用心軸 4 鉆鉸 3 12 孔 選用鉗工鉆床 Z525 專用的鉆銷夾具 專用夾具 5 鉆鉸 3 20 孔 選用鉗工鉆床 Z525 專用的鉆銷夾具 專用夾具 6 鉆鉸 3 17 5 孔 選用鉗工鉆床 Z525 專用的鉆銷夾具 專用夾 具 7 鉆鉸 3 12 斜孔孔 選用鉗工鉆床 Z525 專用的鉆銷夾具 專用 夾具 法蘭盤加工精度 法蘭盤所用機床性能 法蘭盤生產(chǎn)率及法蘭盤經(jīng)濟性等 法蘭盤加工后的量具 主要根據(jù)法蘭盤生產(chǎn)類型和法蘭盤所要求檢驗 精度等 來選擇 13 第三章 確定法蘭盤的切削用量及工時定額 3 1 法蘭盤的切削用量計算 法蘭盤切削用量 應(yīng)在加工的機床夾具 法蘭盤選擇車削的加工的刀具 以及法蘭盤設(shè)置的加工余量 這些的確定以后 可以更好的考慮法蘭盤工序中 的設(shè)計的具體內(nèi)容 包括法蘭盤加工精度的要求 法蘭盤生產(chǎn)率的計算 法蘭 盤刀具壽命等因素考慮法蘭盤正確切削用量的選擇 選擇法蘭盤切削用量 基本原則是 首先選取法蘭盤盡可能大的背吃刀量 要根據(jù)法蘭盤加工的機床 機床動力和法蘭盤加工時候的夾具限制條件 或法 蘭盤已加工表面粗糙度 等加工的規(guī)定 選取法蘭盤盡可能大的切削加工進給 量 f 最后利用法蘭盤切削用量手冊 選取法蘭盤或用法蘭盤加工的公式計算 確定最佳合適法蘭盤切削速度 v 估算法蘭盤工時定額 PTBSrbTaSr 單件法蘭盤時間 PT 法蘭盤作業(yè)時間 B 布置法蘭盤加工的工作地時間 S 工人與生產(chǎn)加工時間 r 法蘭盤輔助加工時間 aT 法蘭盤基本加工時間 b 法蘭盤加工的準備與法蘭盤加工完的終結(jié)時間 eT 法蘭盤單件加工的計算時間 cTbaSrn 其法蘭盤具體加工的計算過程如下 法蘭盤加工的基本條件 法蘭盤加工圖紙技術(shù)要求 車端面 320mm 粗車臺階外圓 248mm 207mm 190mm 147mmRa 分別為 3 2 6 3 車內(nèi)孔公差 0 054 時 要 求的表面精度為 Ra3 2 90 15 12 0 5mm 60 內(nèi)孔車刀 刀具材料 rK00 rx W18Cr4v 3 2 法蘭盤加工工時定額的計算 1 粗車法蘭盤端面時 根據(jù)法蘭盤加工余量 Z 取 Z 3 即31 3mm 法蘭盤走刀量 f 0 4 表 3 13 p mr 14 2 m s m s2 7 確定法蘭盤加工的機床主軸選擇的計算轉(zhuǎn)速 在車削加工的時候切削 I 時 2mm 0 1l2l 5mm 試切長度 3l 2 粗車法蘭盤外圓 a 法蘭盤外圓切削深度 法蘭盤單邊余量 Z 2 8mm 可一次進行切除加工 b 法蘭盤外圓切削的進給量 考慮法蘭盤外圓車削時候的刀桿尺寸 法蘭 盤外圓車削是的工件直徑 及規(guī)定的車床的切除深度 從表 3 13 中選用 f 0 6 mr 確定法蘭盤外圓加工時候的機床主軸轉(zhuǎn)速 按法蘭盤外圓切削機床選取 6 67 400 wnrsmin 0 18 50 32981 5416344vympckvtxf 102 76 4 387 min 31swvnrsrd 134902lm 12321 7 06min 6 4mwlll snf 0 180 150 3299146min 2 46 vxypck stf 102 457 32 i 3 1swvnrsd 15 所以實際法蘭盤外圓切削速度 切削法蘭盤外圓 I 時 法蘭盤外圓切入長度 4mm 法蘭盤外圓切出長度 0 法蘭盤外圓試1l 2l 切長度 5mm 3l 3 車銷法蘭盤內(nèi)孔 a 切削法蘭盤內(nèi)孔的額速度的計算 表 3 55 法蘭盤內(nèi)孔刀具耐用度 t 60min 切入距 s 1 5mm 取 0 15mm p b 確定法蘭盤內(nèi)孔切削的機床主軸轉(zhuǎn)速 按法蘭盤內(nèi)孔切削的機床選取 1 67 100 wnrsmin 所以實際法蘭盤內(nèi)孔切削速度 c 法蘭盤內(nèi)孔切削 I 時 取法蘭盤內(nèi)孔粗行程次數(shù) 3 次左右 法蘭盤內(nèi)孔精車的行程 2 次 法蘭盤 內(nèi)孔切入長度 3mm1l 3 45 724 1 min 100wdnv sr 123 543 6 0min 67mwllt snf 1232 1 7i lltf 0 1 30 74856min 0 6v s 143 85 i 3 swvnrsd 3 14 670 0wdnv rs 1 549 082min 67mwlt snf 16 4 鉆法蘭盤孔 3 20mm 表 3 38 0 2 409 38 tffkmrr 表 3 42 5 1in vs 按鉆法蘭盤孔機床選取 15 900 wnrsmin 所以鉆法蘭盤孔實際切削速度 鉆法蘭盤孔切削 I 時 鉆法蘭盤孔切入 10mm 鉆法蘭盤孔切出 2mm 13 5mm 1l 2ll 5 鉆法蘭盤孔 3 12 兩組孔以及 3 17 5mm 孔 鉆孔加工余量 鉆孔一次可切除完畢 需要鉸孔在作選擇 鉆孔選用 90 硬質(zhì)合金 YT5 麻花鉆 f 0 21 表 3 15 mr 1 6 20 1 8vmsms 04 3 260 in 3 9swn rrd 按機床鉆孔選取 5 25 315 wnin 所以鉆孔實際切削速度 鉆孔切削 I 時 表 7 1 13 5 2mml1l 25 14 6 34swn rd 3 45 0 6 00wdnvrsrs 123 5024 7 0in 8mwlt snf 94z 3 1495 21 92 8mi 00 wdv rs 13 528 01mwlti snf 17 第四章 法蘭盤鉆孔專用夾具設(shè)計 4 1 鉆床夾具的設(shè)計特點 在本次的畢業(yè)設(shè)計夾具設(shè)計里面 選擇法蘭盤的夾具設(shè)計的是鉆銷孔 3 12 直孔 專用夾具設(shè)計 根據(jù)圖 4 1 所示為法蘭盤零件圖進行分析 法蘭盤 生產(chǎn)規(guī)模為大等批量生產(chǎn) 法蘭盤零件的鉆銷的時候 某些尺寸已經(jīng)在前工序 按圖紙的要求加工完畢 鉆銷本道工序要求在鉆床 Z525 立式鉆床上加工 3 12mm 孔 法蘭盤的本道工序需要設(shè)計一專用夾具 實現(xiàn)鉆床夾具鉆銷加工 以便法蘭盤滿足零件圖上的 3 12 直孔的各項精度加工要求 法蘭盤右端臺階較小 但是數(shù)量較多 可以采用頂針固定右端已達到限制 自由度的作用 其中法蘭盤右端面作為加工的粗基準 可以達到限制 完全自 由度為 和 同時 限制 和 法蘭盤的車削共有 X Y 和 四個Z XY Z Z 加工的切削自由度受到限制 鉆孔加工的時候 V 形塊限制 和 Z 的自由度要求 內(nèi)孔限制 3 個自由度 并且起到定位的作用 3 20 公差孔選擇用銷來定位 這樣可以保證法蘭盤鉆孔 3 12 直孔的正確鉆銷加工的位置 1 根據(jù)法蘭盤主要夾緊力 由 V 形塊和法蘭盤削邊銷提供裝夾方向 法蘭盤加工加緊力 由 V 形塊加緊提供 定位由內(nèi)孔軸心定位 由于是法蘭盤 側(cè)面外圓提供夾緊力 故法蘭盤需要對 V 形塊 施加較大的力給法蘭盤的外圓 面達到加緊的作用 為使法蘭盤工件裝夾穩(wěn)定 防止法蘭盤產(chǎn)生共振現(xiàn)象 不 圖 4 1 法蘭盤三維夾具結(jié)構(gòu) 18 穩(wěn)定的現(xiàn)象 可以進行法蘭盤自定位支承 在法蘭盤鉆削過程中 容易加工的 時候產(chǎn)生較大的加工軸向力 夾具的下面設(shè)一法蘭盤輔助支承 以減少法蘭盤 工件產(chǎn)生變形 2 法蘭盤工件以左端面 作為第一定位基準 可以限制五個自由度的作用 即 X Y 和 又由于法蘭盤 V 形塊加緊限制了 Z 向的自由度 故法 Z 蘭盤加工的 6 個自由度可以全部被限制 3 由于法蘭盤工件的法蘭盤生設(shè)計形狀和法蘭盤結(jié)構(gòu)特點 法蘭盤定位基 準仍采用右端面 法蘭盤右端面屬于大平面 與法蘭盤的左端面相互接觸 可 以分別限制了自由度 X 以及 Y 向只要有點 三個方向上都可以限制自由度 Z 又因為 V 形塊加緊可以很好的限制了 Z 和 方向上的三個方向上自由度 Y 收到限制 這樣才可以保證法蘭盤零件的定位方向可靠 法蘭盤加工定位的夾具方案比較 上述的三種定位方案 可以看出它們對 于法蘭盤是的加工的優(yōu)缺點 三種設(shè)計的方案在加工的時候都可以滿足 法蘭 盤定位基準和法蘭盤設(shè)計基準在法蘭盤定位上的額相重合的原則 這是它們在 法蘭盤的加工定位上的主要優(yōu)點 方案一設(shè)計和方案二設(shè)計分別在法蘭盤的中 心軸線處 采用了法蘭盤削邊銷和法蘭盤長圓柱銷 均出現(xiàn)了法蘭盤局部過定 位現(xiàn)象 但還是可以滿足法蘭盤切削以及鉆銷加工要求的 但需要加上法蘭盤 加工的自位支承 增加了法蘭盤專用夾具設(shè)計的復(fù)雜性 法蘭盤夾具夾具設(shè)計 中前兩種方案設(shè)計中的 V 形塊 都需要提供對法蘭盤較大的夾緊力的作用 而 設(shè)計方案三對法蘭盤的夾緊力 由開口墊圈 V 形塊加緊 且有法蘭盤輔助支 承存在 這樣的設(shè)計方案沒出現(xiàn)法蘭盤過定位現(xiàn)象 也不需要提供法蘭盤自定 位支承 并且可以滿足法蘭盤加工精度的設(shè)計要求 使一次鉆銷安裝 能同時 加工出 3 個孔的加工 4 2 法蘭盤鉆床夾具定位誤差分析 首先 在對法蘭盤鉆削夾具進行相應(yīng)的夾具定位誤差分析之前 對法蘭盤 鉆削已經(jīng)選定的方案工作原理 再做一下詳細的說明 該法蘭盤鉆削夾具用于立式鉆床來完成加工 法蘭盤鉆削上 3 12 直孔 法蘭盤鉆削工件以端面以及內(nèi)孔面 通過外圓的 V 型塊等來實現(xiàn)定位 轉(zhuǎn)動手 柄的加緊力的作用 在手柄加緊情況下 作用下使 V 形塊在向左運動實現(xiàn)對法 19 蘭盤鉆削的加緊 內(nèi)孔公差配合下實現(xiàn)定位作用 通過孔 20 的定位銷的作用 使得零件不在轉(zhuǎn)動 這樣能夠很好的確保 3 12 孔的位置精度達到圖紙的要求 其余法蘭盤鉆削各孔按同樣的定位原則可以完成同樣的方法依次進行對孔 3 12 斜孔和 3 17 5 的鉆銷加工 了解了法蘭盤鉆削該專用夾具的工作原理 設(shè)計原則之后 將對此法蘭盤鉆削夾具在使用過程中的加工定位誤差 做如下 分析計算 1 3 個 12 孔均布排列 該法蘭盤鉆削誤差 主要存在于裝夾裝置的精度等級問題 在加工完其中 的一個孔后 不需轉(zhuǎn)動夾具體的相關(guān)角度來加工其它一個孔 通過一次的裝夾 后 可以同時鉆銷完成 3 個孔的加工 法蘭盤鉆削定位夾緊后 通過法蘭盤鉆 削鉆頭產(chǎn)生的軸向力 會使法蘭盤工件發(fā)生傾斜等現(xiàn)象 這樣即便有輔助支承 一會又不確定因素的存在 而法蘭盤鉆削輔助支承 在實際上的產(chǎn)生的外力很 小 只有 V 型 Kauai 的加緊使得本身就會使法蘭盤鉆削工件產(chǎn)生固定的作用 故需要法蘭盤鉆削在設(shè)置輔助支承 應(yīng)注意考慮到這一方面的情況 對均布的 12mm 的 3 個孔的加工有很重要的作用及意義 為保證法蘭盤鉆削三孔中心距 需要 V 型塊可靠的實現(xiàn)夾緊力 法蘭盤鉆 削夾緊力 應(yīng)足夠大 以防止法蘭盤鉆削工件產(chǎn)生傾斜或法蘭盤鉆削加工過程 中的法 蘭盤鉆削扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象 由于法蘭盤鉆削加工的公差 較大 在法蘭盤鉆削夾具制造過程中 應(yīng)稍加考慮 將 會消除法蘭盤鉆削這方面的存在的問題 將產(chǎn)生法蘭盤鉆削的誤差為 其法 蘭盤鉆削夾角為 法蘭盤鉆削鉆孔平面的尺寸為 22mm 左右 具體參照圖紙要 求 法蘭盤鉆削定位誤差為 制造誤差 ZZ 1 法蘭盤鉆削 中心線定位方式 中心線定位實現(xiàn) 128mm 位置精度 取 m05 3 2 m04 2 2 法蘭盤鉆削 V 型塊裝夾的內(nèi)外圓同軸度誤差分析 查表 P297 故 8 3 mDW 142 06 05 8 04 125 222225423 故可以滿足法蘭盤鉆削其加工精度 法蘭盤鉆削孔表面粗糙度假定為 Ra3 2 由于法蘭盤鉆削鉆孔的公差等級能達到一般的鉆銷等級 IT12 IT 11 53 0214 0 20 其中粗超度要求 Ra 值為大概可以確定為 Ra25 Ra12 5 故法蘭盤鉆削鉆孔遠遠 不能達到假定的參數(shù)要求 Ra3 2 故法蘭盤鉆削需進一步采用鉸孔加工 來保 證精度等級要求 而法蘭盤鉆削孔又是一個不通孔 需要法蘭盤鉆削鉸孔 法 蘭盤鉆削定位方案仍為帶 V 型塊的夾具定位 進行法蘭盤鉆削鉸孔后便能滿足 圖紙設(shè)計要求 4 3 確定法蘭盤夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對法蘭盤夾具體的設(shè)計的結(jié)構(gòu)基本要求 1 應(yīng)該法蘭盤保持精度和法蘭盤的加工穩(wěn)定性 在法蘭盤夾具體表面重要的面的選擇和加工 如法蘭盤的安裝接觸位置精 度等 安裝法蘭盤表面的 V 型塊夾緊安裝情況特定的 法蘭盤加劇要有足夠的 裝夾精度 法蘭盤和夾具之間的位置精度裝夾穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的夾具體 法蘭盤夾具 體的材料應(yīng)該應(yīng)該合理 材料經(jīng)過時效處理等 熱處理要退火等來處理達到夾 具的設(shè)計要求 2 法蘭盤夾具應(yīng)具有足夠的設(shè)計強度和設(shè)計剛度 一些外力變形和外力振動影響法蘭盤的加工時不允許的 夾具體的零件的 圖 4 2 法蘭盤夾具裝配圖 21 設(shè)計應(yīng)有足夠的設(shè)計厚度 設(shè)計的剛度可以適當加固 3 法蘭盤鉆銷夾具結(jié)構(gòu)的方法和法蘭盤使用應(yīng)該配合合理 夾較大法蘭盤工件的外觀外圓面 保證不能夾傷 避免復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 法蘭 盤和夾具之間的相互位置 以及相互的精度與法蘭盤每個表面的精度要求不能 受到影響 所以應(yīng)特別注意法蘭盤結(jié)構(gòu)的過程中 應(yīng)處理的法蘭盤工件 法蘭 盤夾具結(jié)構(gòu) 應(yīng)能減小法蘭盤鉆銷夾具的體積減輕重量 設(shè)計的夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng) 該簡單 4 法蘭盤鉆銷夾具應(yīng)便于鉆銷的鐵屑去除 在法蘭盤鉆銷加工過程中 該夾具能夠?qū)㈣F屑繼續(xù)在夾具旁邊在積累 如 果出現(xiàn)不及時清除鐵屑等情況 法蘭盤鉆銷產(chǎn)生的切削熱的積累 會破壞夾具 自身的定位精度 也會破壞法蘭盤的鉆銷定位精度 甚至發(fā)生報廢等事故 因 此 在這個法蘭盤的喧囂過程中的鐵屑盡量不多 可適當增加法蘭盤鉆銷的定 位裝置和法蘭盤鉆銷的夾緊表面之間的距離 可以增加的鐵屑排出和去除的空 間 對法蘭盤鉆銷切削過程中產(chǎn)生更多的有利之處 5 法蘭盤鉆銷夾具安裝應(yīng)牢固 結(jié)構(gòu)可靠 法蘭盤鉆銷夾具安裝在所有通過法蘭盤鉆銷 安裝法蘭盤表面和法蘭盤相 應(yīng)的表面接觸或法蘭盤實現(xiàn)的 當法蘭盤裝夾安裝在重力的中心 法蘭盤夾具 應(yīng)盡可能低 法蘭盤鉆銷的夾具底部通常是中空的結(jié)構(gòu) 法蘭盤鉆銷夾具的形狀 取決于法蘭盤鉆銷夾具布局和法蘭盤鉆銷夾具和 法蘭盤鉆銷連接 在因此法蘭盤鉆銷夾具必須有足夠的夾具強度和夾具的剛度 在法蘭盤鉆銷加工過程中的切屑 形成的有一部分會自動的落在夾具 所以法 蘭盤鉆銷夾具設(shè)計結(jié)構(gòu) 必須考慮設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于向外排出鐵屑 4 4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本次設(shè)計的法蘭盤鉆銷夾具設(shè)計 用移動夾緊手柄加緊 V 型塊 大平面等 可以定位不同的自由度 實現(xiàn)定位六個自由度的作用 此時法蘭盤鉆銷夾具雖 然有過定位的情況 但面是經(jīng)鉆銷加工的時候 過定位是允許的 不會造成法 蘭盤鉆銷的影響 22 23 總結(jié) 要掌握零件加工工藝以及制造過程 共同性規(guī)律的發(fā)展和和解決夾具中具 體工藝設(shè)計的問題 學習相關(guān)的知識和運用的能力 在夾具設(shè)計的復(fù)雜性 就 不是一門設(shè)計的課程所能解決的問題 在設(shè)計的過程中 可能需要通過多門相 關(guān)知識 相關(guān)文獻的結(jié)合對不同學科的學習 掌握機械設(shè)計中的加工工藝在其 內(nèi)在的設(shè)計的基本規(guī)律 完成多門學科的綜合學習 組成全面地對加工工藝的 分析和對書本知識的運用 才能實現(xiàn)對機械制造工藝過程的基本內(nèi)容的學習 最終才能圓滿完成了這次夾具畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容 通過本次不用設(shè)計的夾具設(shè)計內(nèi)容 讓我了解到機械夾具設(shè)計的生產(chǎn)零 件過程 在這個過程中需要解決的不同類型和諸多的加工問題 從本次的夾具 設(shè)計中發(fā)現(xiàn)了 專業(yè)型的很多知識自己的不足之處 遇到的困難和艱苦之處 讓我屢次鼓勵自己需要樹立信心 在別人的幫助和自己的決心下完成畢業(yè)設(shè)計 任務(wù) 在本次的夾具的設(shè)計的最后 發(fā)現(xiàn)設(shè)計夾具的內(nèi)容中仍存在一些技術(shù)性 的額有問題 反復(fù)不斷的糾正和修改 最終完成畢業(yè)設(shè)計的夾具設(shè)計 24 參考文獻 1 肖可主編 機械零件加工工藝概述 2 版 甘肅 化學工業(yè)出版社 2003 2 陳科元 張恒博 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計簡明手冊 第二版 北京 機械工業(yè)出版社 2000 3 張明科 現(xiàn)代機床夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 上海 機械工業(yè)出版社 2002 4 李揚帆 機床零件加工設(shè)計手冊 北京 國防工業(yè)出版社 2003 5 葉大萌主編 機械制圖 M 武漢 華中科技大學出版社 2013 6 華中工學院 寧夏工業(yè)大學 金屬切削原理及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 下冊 北京 北京科學技術(shù)出版社 1998 7 薛浩楠主編 機床夾具和輔具設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2000 8 孔璇 祝成峰 蘇暢主編 Solidworks 2014 案例教程 M 上海 交通大學 出版社 2015 9 濮良貴 陳國定 吳立言主編 機械設(shè)計 M 北京 高等教育出版社 2013 10 李明明 機械制造工藝學 M 2 版北京 化學工業(yè)出版社 2009 11 王浩主編 機械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計概述 北京 清華大學出版社 2005 12 明麗君編著 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